Эволюция аудиотехники
История механической звукозаписи: Эволюция
аудиотехники.
1. Музыкальные шкатулки, шарманки, полифонны, оркестрионы (17 век)
В эпоху возрождения был создан целый ряд разнообразных
механических музыкальных инструментов, воспроизводящих в нужный момент ту или
иную мелодию: шарманок, музыкальных шкатулок, ящиков, табакерок.
Музыкальная шарманка работает следующим образом. Звуки
создаются при помощи стальных тонких пластинок различной длины и толщины,
размещенных в акустическом ящике в последовательности гармонического звукоряда.
Для извлечения из них звука служит специальный барабан с выступающими штифтами,
расположение которых по поверхности барабана соответствует задуманной мелодии.
При равномерном вращении барабана штифты задевают пластинки в заданной
последовательности. Заранее переставляя штифты на другие места, можно менять
мелодии. Приводит в действие шарманку сам
шарманщик, вращая ручку.
В музыкальных шкатулках реализован другой принцип.
Здесь для предварительной записи мелодии используется металлический диск, на
который нанесена глубокая спиральная канавка. В определенных местах канавки
делаются точечные углубления - ямки, расположение которых соответствует
мелодии. При вращении диска, приводимого в движение часовым пружинным механизмом,
специальная металлическая игла скользит по канавке и "считывает"
последовательность нанесенных точек. Игла скреплена с мембраной, которая при
каждом попадании иглы в канавку издает звук.
В средние века были созданы куранты - башенные или большие
комнатные часы с музыкальным механизмом, издающие бой в определенной
мелодической последовательности тонов или исполняющие небольшие музыкальные
пьесы.
Музыкальные механические инструменты - это всего лишь
автоматы, воспроизводящие искусственно созданные звуки. Задача же сохранения на
длительное время звуков живой жизни была решена значительно позже.
2. Фонограф (19 век, 1877)
В 1877 году американец Томас Альва Эдисон изобрел
звукозаписывающий аппарат - фонограф, впервые позволивший записать звук
человеческого голоса. Для механической записи и воспроизведения звука Эдисон
применил валики, покрытые оловянной фольгой. Такие фоновалики представляли
собой полые цилиндры диаметром около 5 см и длиной 12 см.
В первом фонографе металлический валик вращался с
помощью рукоятки, с каждым оборотом перемещаясь в осевом направлении за счет
винтовой резьбы на ведущем вале. На валик накладывалась оловянная фольга
(станиоль). К ней прикасалась стальная игла, связанная с мембраной из
пергамента. К мембране был прикреплен металлический конусный рупор. При записи
и воспроизведении звука валик приходилось вращать вручную со скоростью 1 оборот
в минуту. При вращении валика в отсутствие звука игла выдавливала на фольге
спиральную канавку (или бороздку) постоянной глубины. Когда же мембрана
колебалась, игла вдавливалась в олово в соответствии с воспринимаемым звуком,
создавая канавку переменной глубины. Так был изобретен способ "глубинной
записи".
При первом испытании своего аппарата Эдисон плотно
натянул фольгу на цилиндр, подвел иглу к поверхности цилиндра, осторожно начал
вращать ручку и пропел в рупор первую строфу детской песенки "У Мери была
овечка". Затем отвел иглу, рукояткой вернул цилиндр в исходное положение,
вложил иглу в прочерченную канавку и вновь стал вращать цилиндр. И из рупора
тихо, но разборчиво прозвучала детская песенка.
Для записи и воспроизведения звука Эдисон использовал
один и тот же аппарат - фонограф.
3. Граммофон (19 век, 1887)
Американский изобретатель немецкого происхождения
Эмиль Берлинер заменил восковой валик Эдисона плоским диском - граммофонной
пластинкой и разработал технологию ее массового производства с помощью матрицы.
Такие пластинки Берлинер продемонстрировал в 1888 г., и этот год можно считать
началом эры грамзаписей. Чуть позже был разработан прессования грампластинок
при помощи стальной печатной матрицы из каучука и эбонита, а впоследствии из
композиционной массой на основе шеллака - вещества, вырабатываемого
тропическими насекомыми. Пластинки стали качественней и дешевле, однако главным
их недостатком была малая механическая прочность. Шеллачные пластинки
выпускались до середины XX века.
До 1896г. диск приходилось вращать вручную, и это было
главным препятствием широкому распространению граммофонов. Эмиль Берлинер
объявил конкурс на пружинный двигатель - недорогой, технологичный, надежный и
мощный. И такой двигатель сконструировал механик Элдридж Джонсон, пришедший в
компанию Берлинера. С 1896 по 1900 гг. было произведено около 25000 таких
двигателей. Только тогда граммофон Берлинера получил широкое распространение.
Первые пластинки были односторонними. В 1903 году впервые
был выпущен 12-дюймовый диск с записью на двух сторонах. Его можно было
"проиграть" в граммофоне с помощью механического звукоснимателя -
иглы и мембраны. Усиление звука достигалось с помощью громоздкого раструба.
Позднее был разработан портативный граммофон: патефон со скрытым в корпусе
раструбом. По инженерным соображениям,
оптимальную частоту для человеческого уха рождала труба длиной более 6 метров.
Мастера искали компромисс: трубу по принципу валторны сворачивали в улитку.
Диаметр раструба порой достигал полутора и более метров. Они были из луженой
никелированной латуни и других металлов, экзотические варианты – из стекла.
Позже повсеместно признали, что самый лучший звук рождает дерево: наиболее
популярными стали рупоры из четырехслойного дуба. Форма варьировалась от узких
и широких конусовидных воронок до коленчатых труб с раструбами в виде тюльпана
и колокольчика, вращавшимися вокруг своей оси.
В тумбовых аппаратах His Master's Voice рупор
встраивали внутрь. Открывая и прикрывая верхние дверцы, за которыми пряталась
«колонка», можно было регулировать звук, в нижней части были полки для
пластинок.
4. Патефон (20 век, 1907)
Патефон (от названия французской фирмы
"Pathe") - переносная версия граммофона - имел форму портативного
чемоданчика. В отличие от граммофона, у патефона рупор маленький и встроен в
корпус.
Основными недостатками грампластинок были их
хрупкость, плохое качество звука и маленькое время проигрывания - всего 3-5
минут (при скорости 78 оборотов в минуту). В довоенные годы в магазинах даже
принимали "бой" пластинок для переработки. Патефонные иглы нужно было
часто менять. Вращалась пластинка с помощью пружинного двигателя, который
приходилось "заводить" специальной ручкой. Однако, благодаря своим
скромным размерам и весу, простоте конструкции и независимости от электрической
сети, патефон получил очень широкое распространение среди любителей музыки.
5. Радиолы или электрофоны (20 век, 1925)
Электрофон - устройство для воспроизведения звука с
граммофонной пластинки. В быту громоздкое официальное название «электрофон»
обычно заменялось на нейтральное «проигрыватель». В отличие от граммофона, в
электрофоне (а также радиоле – комбинации проигрывателя и радиоприемника)
механические колебания иглы звукоснимателя преобразовывались в электрические
колебания, усиливались усилителем звуковых частот и затем преобразовывались в
звук электроакустической системой.
На смену хрупким грампластинкам в 1948-1952 годах
пришли так называемые "долгоиграющие" - более прочные, практически
небьющиеся и обеспечивающие гораздо большее время проигрывания. Это было
достигнуто за счет сужения и сближения между собой звуковых дорожек, а также за
счет снижения числа оборотов с 78 до 45, а чаще до 33 1/3 оборотов в минуту.
Качество воспроизведения звука при проигрывании у таких пластинок значительно
повысилось. К тому же с 1958 года стали выпускать стереофонические
грампластинки, создающие эффект объемного звучания. Иглы проигрывателя также
стали значительно более долговечными. Их начали изготовлять из твердых
материалов, и они полностью вытеснили недолговечные патефонные иглы. Запись
грампластинок осуществлялась только в специальных студиях звукозаписи.
Электрофоны используются до сих пор как в домашних
условиях, так и в электронной музыке в составе другого инструментария. Тем не
менее, в домашних условиях их распространение практически свелось к нулю, равно
как и продажа граммофонных пластинок, в силу фактически полного вытеснения их
универсальными лазерными цифровыми проигрывателями. В нынешнее время,
электрофон дома — скорее дань любительства т.н. «аналоговому» звучанию,
которое, по мнению некоторых любителей высококачественного воспроизведения
музыки, превосходит звучание цифровых носителей (более «мягкое» и сочное), что,
скорее, является лишь индивидуальным «вкусом» определённого человека по
отношению к качественному звучанию.
В 1979 году компании Philips и Sony создали совершенно
новый носитель информации, заменивший грампластинку, - оптический диск
(компакт-диск - Compact Disk - СD) для записи и воспроизведения звука. В 1982
году началось массовое производство компакт-дисков на заводе в Германии.
По сравнению с механической звукозаписью он имеет
целый ряд преимуществ - очень высокую плотность записи и полное отсутствие
механического контакта между носителем и считывающим устройством в процессе
записи и воспроизведения. С помощью лазерного луча сигналы записываются на
вращающийся оптический диск цифровым методом.
В результате записи на диске образуется спиральная
дорожка, состоящая из впадин и гладких участков. В режиме воспроизведения
лазерный луч, сфокусированный на дорожку, перемещается по поверхности
вращающегося оптического диска и считывает записанную информацию. При этом впадины
считываются как нули, а ровно отражающие свет участки - как единицы. Цифровой
метод записи обеспечивает практически полное отсутствие помех и высокое
качество звучания. Высокая плотность записи достигнута благодаря возможности
сфокусировать лазерный луч в пятно размером менее 1 мкм. Это обеспечивает
большое время записи и воспроизведения.
Разновидностями CD-проигрывателя
можно считать DVD- и MP3-проигрыватели (20 век, конец 90-х)
_______________________________________________
Литература:
Каким образом был изобретен фонограф?//Граммофон. 1908. №4. С. 10-11.
Железный А. И. Наш друг - грампластинка: Записки коллекционера. - К:
Муз. Украина. 1989. 279 С.
Лапиров-Скобло М. Эдисон. - М: Молодая гвардия. 1960. 255 С.
Белькинд Л.А. Томас Альва Эдисон. - М: Наука. 1964. 327 С.
Телефография// Газета электрика. 1889. №32. С. 520-522.
Пестриков В. М. Радио? Откуда? // Радиохобби. 1998. №1. С. 2-3..
Пестриков В. М. Великое изобретение Вальдемара Паульсена // Радиохобби.
1998. №6. С. 2-3